Измеритель давления газа (в чем измеряется давление газа)

Точные науки

Единица измерения давления в физике и химии — буква «Р» (перевод на латинский — «pressūra). Если наблюдается равновесие внутри и снаружи стенок цилиндра, показатель обозначается «П». По международной системе используются Паскали. Используя формулу давления жидкости и силу, можно прийти к выводу, что 1 Па=1 Н/ 1 кв. м. Так как единица мала, применять её в расчётах сложно.

Из таблицы стандартных конвертеров в физике чаще используются обозначения:

1. Бары. 1 Бар=105 Па.
2. Торры либо мм ртутного столба (1 торр равен 133 Па).
3. Мм вод. столба.

Для определения давления используется сила и площадь: Р = mg / S. Существует зависимость величины от объёма и массы. Для показателя характерно следующее свойство: чем меньше площадь, тем большая сила оказывается на тело. Если давление не изменяется, но увеличивается S, тогда искомый показатель уменьшается.

Общая информация о давлении

Поддерживаемое давление газа зависит от назначения трубопровода

По определению давление – физическая величина, равная силе, которая действует на единицу площади под 90° к поверхности. Так как голубое топливо передается по трубопроводам, здесь условной поверхностью выступает площадь сечения трубы, а напор определяет скорость перемещения вещества.

Давление на разных участках газопровода от месторождения до форсунки в газовом котле поддерживается разное.

Виды давления

Напор в трубах жестко нормируется. Если в магистральной трубе величина слишком мала, переместить газ к другой станции попросту не удастся. Если давление в домовой сети будет слишком велико, на конечном пункте – горелке, газовую смесь не удастся смешать с кислородом в нужной пропорции, чтобы поддерживать горение, а не спровоцировать взрыв.

По величине напора классифицируют газопроводы. А так как он поддерживается постоянно, газ «связывают» с этой величиной.

Различают магистральные и распределительные газопроводы.

Магистральный

Распределительный

Магистральные – по такому трубопроводу газовую смесь передают на большие расстояния. С определенной частотой здесь установлены газокомпрессорные станции, которые поддерживают необходимый уровень. Конечным пунктом для магистрали служит местная распределительная станция. По уровню напора различают 2 вида:

• магистральные сети 1 класса – с рабочим давлением от 2,5 до 11,8 МПа включительно;
• 2 класса – поддерживается по нормативу 1,2–2,5 МПа.

Распределительные – по трубопроводу газ доставляют от станций к конечному потребителю – внутридомовым сетям. Различают:

• 1 категория – бытовой газ передается под давлением от 0,6 до 1,2 МПа;
• категория 1а – более 1,2 МПа;
• 2 категория – 0,3–0,6 МПа.

Жилые дома традиционно оборудуются сетями самого низкого давления. Однако с появлением газовых котлов ситуация несколько изменилась. Чтобы удовлетворить потребность в газе, к жилым многоэтажным домам подводят газопровод со средними показателями.

Единицы измерения

Измеряется давление самым разным образом. Но если речь идет о газовой линии, чаще всего используются следующие варианты:

• 1 мм. рт. ст – эта единица очень наглядна, особенно когда используют для измерения жидкостный манометр.
• 1 атм – единица измерения более традиционная. Первой величиной, которую можно было с чем-то сравнивать, было атмосферное давление. Величина, высчитываемая от абсолютного нуля, носит название абсолютная. Отсюда, избыточное давление равно разнице между абсолютной и атмосферной величиной. При изменении разряжения определяют, насколько уровень в некотором ограниченном объеме – трубопроводе – меньше атмосферного. Эту величину называют вакуумметрическим давлением. При ремонте или обследовании внутридомовых сетей измеряют вакуумметрическое в системе удаления дыма, и избыточное давление – в газопроводе.
• 1 бар – единица, более распространенная в Европе. 1 бар равен 100000 Па.
• 1 Па – единица измерения принятая в системе СИ. Неудобна тем, что слишком мала – всего 1 ньютон на 1 м². При обследовании газопроводов используют большую единицу – 1 МПа, равный 1000000 Па(паскалей).

Виды и работа

Приборы для измерения давления, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы.

Виды давления

• Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
• Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
• Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
• Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Источник

Методы измерения давления

Широкое использование давления, его перепада и разрежения в технологических процессах вызывает необходимость применять разнообразные методы и средства измерения и контроля давления.

Методы измерения давления основаны на сравнении сил измеряемого давления с силами:

• давления столба жидкости (ртути, воды) соответствующей высоты;
• развиваемыми при деформации упругих элементов (пружин, мембран, манометрических коробок, сильфонов и манометрических трубок);
• упругими силами, возникающими при деформации некоторых материалов и вызывающими электрические эффекты.

Классификация приборов измерения давления

Классификация по принципу действия

В соответствии с указанными методами, приборы измерения давления можно разделить, по принципу действия на:

Наибольшее распространение в промышленности получили деформационные средства измерения. Остальные, в большинстве своем, нашли применение в лабораторных условиях в качестве образцовых или исследовательских.

Классификация в зависимости от измеряемой величины

В зависимости от измеряемой величины средства измерения давления подразделяются на:

• манометры – для измерения избыточного давления (давления выше атмосферного);
• микроманометры (напоромеры) – для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа);
• барометры – для измерения атмосферного давления;
• микровакуумметры (тягомеры) – для измерения малых разряжений (до -40 кПа);
• вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления;
• мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;
• напоротягомеры – для измерения избыточного (до 40 кПа) и вакуумметрического давления (до -40 кПа);
• манометры абсолютного давления – для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля;

Изучение назначения, устройства, принцип действия и тарировки приборов дня измерения давления (абсолютного, манометрического вакуумметрического).

Приборы для измерения давлений

Приборы для измерения давлений классифицируют по различным признакам. По характеру измеряемого давления приборы разделяют на следующие классы:

• барометры – приборы для измерения атмосферного давления:
• манометры – приборы для измерения избыточного давления;
• вакуумметры – приборы для измерения вакуума;
• мановакуумметры – приборы для измерения, как избыточного давления, так и вакуума;
• манометры абсолютного давления – приборы для измерения абсолютного (полного) давления;
• дифференциальные манометры – приборы для измерения разности давлении.

По принципу действий приборы различают:

Простейшим прибором для измерения избыточного давления является пьезометр (рис.1, а). Он представляет собой вертикально установленную прозрачную стеклянную или ПВХ трубку с открытым верхним концом

Измерения по пьезометру проводят в единицах длины, поэтому иногда давления выражают в единицах высоты столба определенной жидкости. Пьезометр высотой 1,5. 2м позволяет измерить давление до 0,15. 0,20 атм.

Основным достоинством пьезометра является простота устройства и точность измерения. Основным недостатком пьезометра является малый диапазон измеряемых давлений. При больших давлениях пьезометр становится слишком громоздким. К недостаткам пьезометра также можно отнести хрупкость.

Избыточное давление в жидкостях или газах измеряется манометрами. Это весьма обширный набор измерительных приборов различной конструкции и различного исполнения

На рисунке 1,б показана схема действия поршневого манометра. При увеличении давления в сосуде жидкость или газ по закону Паскаля передаёт это давление на нижнюю поверхность поршня, заставляя его тем самым подниматься или опускаться. Поршень связан через систему рычагов с указательной стрелкой.

Рис.1 Приборы для измерения избыточного давления

а) пьезометр, б) поршневой манометр, в) жидкостный манометр, г) мембранный манометр, д) сильфонный манометр

Другой тип манометра – это открытый (жидкостный) манометр (рис.1, в). Он состоит из U-образной трубки, наполненной ртутью или другой жидкостью. Работа основана на законе сообщающихся сосудов и на уравновешивании измеряемого давления газа давлением столба жидкости (ртути, воды и т. д.). В один конец трубки подается давление. Жидкость в другой трубке поднимается до тех пор, пока измеряемое давление не будет в точности равно давлению, вызываемому разностью уровней жидкости в двух коленах трубки. Зная эту разность высот можно рассчитать давление.

Недостатком такого манометра является то, что величина давления зависит от ускорения свободного падения в данном месте. Не всегда такой манометр градуируется в паскалях, часто бывает удобным измерять давление в единицах высоты столба данной жидкости – в миллиметрах ртутного столба, водяного столба (1 мм вод. ст. – 9,8 Па; 1 мм рт. ст. = 133,3 Па)

Одним из простых приборов для измерения повышенных и высоких давлений является трубчатый манометр или манометр Бурдона Главная составная часть его – изогнутая по дуге латунная труба 1 овального сечения (рис. 2).

Жидкость или газ подается в штуцер 3, соединенный с трубкой 1. Трубка, распрямляясь, приводит в движение систему зубчатых колес и рычагов 2, которые поворачивают стрелку 4; чем больше давление, тем на больший угол повернется стрелка. Угол поворота стрелки пропорционален измеряемому давлению. Шкала, нанесенная на циферблате, градуирована в единицах давления. Обычно манометр калибруется в МПа. Такие манометры применяются при измерении давления воздуха, пара, газов и жидкостей. Манометры для измерения давления в шинах автомобиля часто бывают типа манометра Бурдона.

Таким образом, это деформационный манометр.

К деформационным относятся также мембранные и сильфонные манометры (рис. 1, г, д)

Главной частью мембранного манометра является гибкая круглая плоская пластина способная получить прогиб под действием давления.

Сильфонный манометр (сильфон) представляют собой тонкостенную цилиндрическую оболочку с поперечными гофрами, способную получать значительное перемещении под действием давления. Для увеличения жесткости внутрь сильфона часто помещают пружину. Сильфоны изготавливают из бронзы, углеродистой стали, алюминиевых сплавов. Серийно производят бесшовные и сварные сильфоны диаметром от 8-10 до 80-100 мм. Сильфоны более чувствительны, чем мембранные манометры и имеют больший диапазон измерений.

Основными достоинствами приборов являются большой диапазон измеряемых давлений, простота устройства и применения, портативность и универсальность.

Основным недостатком приборов является непостоянство их показаний, вследствие постепенных изменений упругих свойств пружинящего элемента, возникновения остаточной деформации, износа передаточного механизма. Поэтому такие приборы необходимо периодически проверять.

Манометры позволяют определять давление лишь с определенной точностью, класс точности манометров определяется величиной k, выражающей максимальную допустимую погрешность величины , соответствующей предельному показанию шкалы прибора

Номинальный ряд классов, точности манометров: 0,005; 0,02; 0,05; 0,1; 0.2; 0,35; 1; 2; 2,5; 4,0; 6,0.

Манометры и вакуумметры, пружинные образцовые служат для контроля манометров общего назначения и для проведения особо точных замеров. Для контроля образцовых манометров используются грузопоршневые манометры.

Манометры класса 0,05 предназначены для проверки образцовых пружинных и других манометров точных измерения, манометры класса 0,2 – для проверки технических манометров общего назначения.

Другие виды манометров

Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.

Деформационные манометры

Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.

Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.

Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.

Интересный факт!Деформационный манометр был изобретен случайно. В 1845 году швейцарский ученый Р. Шинц наблюдал, как на производстве рабочие восстанавливали сплющенную металлическую трубку, заглушив один ее конец и закачав внутрь воду. Под действием давления трубка разогнулась, а ученому пришла в голову мысль использовать такой же элемент для измерений, но работать с воздухом, а не с водой.

Поршневые манометры

Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.

На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.

Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G1+ G2.

Давление под поршнем рассчитывается по формуле:

где G1— масса грузов, G2— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.

Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:

P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.

Классификация по типу измеряемого давления

Приборы, служащие для получения данных о параметрах давления газа в газгольдерах, транспортирующих магистралях, в газовых баллонах и прочих резервуарах, классифицируются по нескольким признакам. Они различаются по своему устройству и принципу действия.

Устройства, с помощью которых измеряют давление, подразделяются на классы по:

• виду измеряемого давления;
• назначению;
• принципу действия;
• классу точности.

По виду измеряемого давления приборы, предназначенные для определения точных показателей, делят на манометры, вакуумметры, тягомеры, напоромеры, барометры и другие.

В зависимости от степени защищенности от влияния внешней среды производят следующие приборы:

• стандартные;
• защищенные от попадания пыли;
• водонепроницаемые;
• защищенные от агрессивных сред;
• взрывоустойчивые.

Одно изделие может сочетать в себе несколько видов защиты.

На схеме представлено разделение измерительных устройств по принципу действия, по виду давления, по применению и по отображению. Жидкостные и грузопоршневые приборы для получения данных о давлении газа применяют редко

Манометр представляет собой небольшой по размерам прибор, с использованием которого измеряют давление или разность давлений. Принцип работы этого контрольно-измерительного прибора зависит от его внутреннего устройства. В пределах одного класса они еще подразделяются на группы в зависимости от класса точности.

Чтобы измерить абсолютное давление, показатели которого отсчитывают от абсолютного нуля (вакуума), применяют абсолютные манометры. Избыточное давление определяют манометром избыточного давления. В общем случае все разновидности таких приборов называют одним словом: «манометр».

Большинство разновидностей манометров предназначено для измерения величин избыточного давления. Их особенность в том, что они показывают давление, представляющее разницу между абсолютным и атмосферным.

Вакуумметры — это устройства, показывающие значение давления разреженного газа. Применяя мановакуумметры, измеряют избыточное давление и давление разреженного газа. Информация отображается на единой шкале.

С помощью напоромеров определяют параметры избыточного давления со значениями до 40 кПа. Тягомеры, напротив, позволяют измерить разреженность до – 40 кПа. Тягонапоромерами измеряют разреженность и избыточное давление в интервале от – 20 до + 20 кПа.

Манометры применяют в самых разнообразных отраслях. Работа с газом предполагает высокий риск, поэтому важно контролировать все показатели системы. Информация о давлении дает пользователям сведения о текущем состоянии измеряемого объекта

Дифференциальными манометрами можно определить разность давлений в двух подлежащих исследованию произвольных точках. Микроманометр — это дифманометр, позволяющий измерить значения разности давлений в пределах 40 кПа.

Выбор устройства

Промышленность наших дней использует разные виды манометров. Чтобы произвести правильную покупку измерительного прибора, который будет по всем параметрам подходить для решения производственных процессов, нужно знать:

• Тип манометра.
• Рабочий диапазон измерения давления.
• Класс его точности.
• Среду его установки.
• Размеры корпуса.
• Функциональную нагрузку прибора.
• Куда будет установлен, а также размер резьбы штуцера.
• Эксплуатационные условия.

Если следовать вышеизложенному списку, тогда можно подобрать оптимальный прибор, так как все производители манометров придерживаются установленных стандартов. Поэтому устройства разных компаний по сути являются взаимозаменяемыми.

Типы манометров

Современное приборостроение предлагает несколько типов устройств, которые являются измерителями давления в разном диапазоне:

• Манометры, работающие от 0 до любых значений со знаком плюс.
• Мановакуумметры предназначены для измерения избыточных показателей от — до +.
• Вакуумметры работают с показателями ниже атмосферного в интервале от -1 до 0. То есть измеряют разреженные газы.
• Манометры, которые работают с предельно низкими значениями до +40 кПа.
• Видами вакуумметра являются тягомеры и тягонапоромеры.
• Напоромеры измеряют малое избыточное давление в низких показателях.

Чтобы осуществить правильный выбор прибора по допустимому интервалу давления следует знать рабочие значения давления технологического процесса, для чего и совершается покупка измерительного прибора. Не ошибитесь в операциях со знаками плюс и минус и прибавьте 30% к рабочему показателю.

специальный манометр

Функциональная нагрузка

Прибор по измерению давления выбирается в зависимости от потребностей производственного процесса, он должен соответствовать функциям и условиям эксплуатации. Манометры подразделяются на следующие виды функциональной нагрузки:

• Показывающие. Направление техническое. Предназначены чтобы измерять давление.
• Сигнализирующие. Нужны для управления внешней электрической цепью.
• Для точного измерения. Класс точности от 0,6/1,0 ед.
• Образцовые. Используются для проверки точности технических манометров.
• Самопишущие. В виде диаграммы на бумаге записывают измеряемое давление.

О назначении сообщает тип корпуса прибора, он может быть:

• Виброустойчивым.
• взрывозащищенным.
• Коррозионностойким.

Применяются манометры в системах котлов, судового и железнодорожного оборудования. Существует группа приборов, способная эксплуатироваться в пищевой отрасли производства. Материал корпуса измерительного прибора позволяет соответствовать условиям службы.

Эталонные устройства для измерения давления

Этот тип манометров предназначен для проверки, калибровки и настройки других приборов в целях обеспечения максимально высокой точности измерений. Такие устройства отличаются более высоким классом точности в сравнении с общетехническими. Рабочие эталоны делятся на три разряда.

Контрольные манометры, используемые в целях контроля достоверности показаний измерительных приборов по месту установки, также называют манометрами повышенной точности. Рабочий диапазон измерения от 0-0,6 до 0-1600 бар для газообразных сред.

Манометры для обычных и композитных газовых баллонов должны проходить процедуру поверки не реже одного раза в год, если иные сроки не указываются в документах к прибору. Поверку осуществляют аккредитованные метрологические организации, обладающие статусом юридических лиц. После поверки выдается свидетельство и ставится клеймо.

Прибор необходимо снять с баллона и отнести в метрологическую службу. Там поверители и калибровщики с помощью набора эталонов и вспомогательных приборов на протяжении примерно 10 дней проведут поверку

Передаточные механизмы в эталонных манометрах обрабатываются с повышенной частотой зубчатого зацепления. Они характеризуются минимальным трением в стрелочном механизме, а также высокой чувствительностью внутренних элементов.

Образцовые манометры, с классом точности 0,4 имеют шкалу из 250 единиц, с классом точности 0,15 или 0,25 имеют шкалу из 400 единиц с ценой деления 1 единица. Эксплуатация устройства возможна при различной температуре в зависимости от наполнителя корпуса. Идеальная рабочая температура составляет 20 °С.

Со спецификой проведения заправки газовых баллонов ознакомит следующая статья. Прочитать ее стоит всем владельцам загородной собственности, не подключенной к централизованному газоснабжению.

Поверка

осуществляется по документу МРБ МП.2136-2011 «Методика поверки. Измеритель давления газа ФД-09», утвержденному РУП «БелГИМ» 8 апреля 2011 г.

Основные средства поверки:

1 Калибратор давления DPI 705, диапазон измерений от 0 до 20 кПа, погрешность ±0,1 % ВПИ.

2 Манометр избыточного давления, показывающий МП2-УУ2, диапазон измерений от 0 до 100 кПа, класс точности 2,5.

4 Шланг соединительный полихлорвиниловый ПХВ-3,5х0,8.

5 Устройство коммутации ПР 11-02.00.000.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на измеритель давления газа ФД-09 в соответствии с рисунком 2.

О манометрах

Внешне приборы напоминают небольшой цилиндр, состоящий из металлического корпуса и стеклянной крышки. Как правило, диаметр манометров составляет 50 мм. На шкале, которую видно через прозрачное стекло, отображается значение давления в Па или Бар. Данные приборы используются в различных системах, таких как газо- и водопроводы, котлы отопления, автоклавы, компрессоры, баллоны и т. д. Манометры подсоединяются к системам через трубку, которая выходит из их корпуса. На трубке есть внешняя резьба, за счет которой она ввинчивается в нужное место. Манометр позволяет измерить вакуумное или атмосферное давление, избыток или разницу давления.

Устройство прибора

Среди множества устройств рассматривать устройство и принцип работы следует на самой распространенной модели. Устройство манометра для измерения давления таково:

• Корпус прибора.
• Трубка Бурдона.
• Стрелка индикаторная.
• Штуцер присоединительный.
• Передающий рычажно-пружинный механизм.
• Шкала.
• Стекло защитное.

Корпус манометра изготавливается из стали, и его образ напоминает цилиндр, который заглушен с одной стороны. В нем закрепляется рычажно-пружинный механизм с трубкой Бурдона. Для отображения показаний устанавливается шкала. А индикаторная стрелка, имеющая жесткое крепление к механизму, показывает приложенное усилие. Стекло защищает от внешнего воздействия.

Монтаж на водопровод проводится через полый штуцер. Жидкость, проходя через штуцер, попадает в трубку, которую пытается разогнуть.

Каким должно быть давление газа в трубах

На разных участках газопровода поддерживается разный напор. Нормы следующие.

• Магистральный газ – в магистралях 1 класса поддерживается от 2,5 до 11,8 МПа, в трубопроводе 2 класса – от 1 до 2,5 МПа.
• Автономная система – давление газа в газопроводе частного дома должно находиться в диапазоне от 3 до 6 бар. Манометр устанавливается на газгольдере и оценивает уровень подачи. Если показатель падает ниже 1,5 бара, необходимо вызывать газовоз для заправки горючим. После редуктора нередко устанавливают еще один анализатор. Стандартный показатель в этой точке – 37–39 мбар. Внимание нужно обращать на постоянность цифры. Манометр на цокольном входе – третья контрольная точка системы, должен показывать то же значение, что и прибор возле редуктора – 37–38 мбар.
• В квартире и частном доме – стандартным выступает показатель в 0,3–0,6 МПа. В последнее время к зданиям порой подводят сети среднего давления – от 0,6 до 1,2 МПа. Связано это с повсеместной установкой газовых котлов для отопления.

Манометр позволяет контролировать напор во внутридомовой сети и вовремя принимать меры при поломке оборудования или утечке.

Классификация по способу функционирования

По способу работы приборы могут быть водяными, электрическими или цифровыми, помимо этих категорий существуют и другие разновидности.

Водяные устройства действуют по принципу уравновешивания газового вещества давлением, формирующим столб с жидкостью. Благодаря им можно уточнить уровень разреженности, разность, избыточные и атмосферные данные. В эту группу входят регуляторы U-образного типа, конструкция которых напоминает сообщающиеся сосуды, причем давление в них определяется с учетом уровня воды. Также к водяным причисляют компенсационные, чашечные, поплавковые, колокольные и кольцевые газомеры, рабочая жидкость внутри них аналогична чувствительному элементу.

Тензорезистивный электрический манометр

Этот прибор для измерения давления бытового газа преобразует его в электрические данные. В эту категорию входят тензорезистивные и емкостные манометры. Первые меняют показания проводникового сопротивления после деформации и измеряют показатели до 60-10 Па с незначительными погрешностями. Их применяют в системах с быстро протекающими процессами. Емкостные газомеры влияют на подвижный электрод в виде мембраны, прогиб которой можно определить электрической схемой, они подходят для систем с ускоренными падениями давления.

Цифровые или электронные приборы относятся к устройствам высокой точности и чаще всего используются для монтажа в воздушной или гидравлической среде. Из плюсов таких регуляторов отмечают удобство и компактные размеры, максимально долгий срок эксплуатации и возможность проводить калибровку в любое время. В основном их применяют, чтобы контролировать состояние узлов транспортных средств. Помимо этого газомеры цифрового типа включают в состав топливных магистралей.

Помимо регуляторов со стандартными характеристиками и настройками для получения точных данных используются приборы других типов. В этот перечень входят грузопоршневые газомеры, которые представляют собой своеобразные образцы для поверки аналогичных устройств. Их главная рабочая деталь – измеряющая колонка, от состояния и точности показаний которой меняется величина погрешности. Во время работы цилиндр удерживается внутри поршня на нужном уровне, одновременно с одной стороны на него влияют грузы калибровки, с другой только давление.

Жидкостный манометр

Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.

Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.

Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.

Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р1). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р2). При изменении Р1 уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.

Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление ΔP = P1 − P2.

Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:

1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.

Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:

Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.

Ускорение свободного падения (g) всегда равно 9,8 H/кг.

Интересный факт! Слава изобретателя манометра принадлежит Торричелли, но на самом деле он был придуман на столетие раньше Леонардо да Винчи. Гениальный художник и ученый написал трактат по гидравлике, в котором рассказал о замере давления воды с помощью U-образной системы. Однако этот труд до широкой публики дошел только в XIX веке.

Разновидности систем для измерения давления

Есть много разных манометров для измерения низкого и высокого давления. Но технические характеристики у них разные. Основным отличительным параметром является класс точности. Манометр будет показывать точнее, если значение будет меньше. Самые точные — цифровые устройства.

По своему назначению манометры бывают следующих видов:

1. Самопишущие. В них находится механизм, который на бумаге позволяет чертить график работы устройства.
2. Железнодорожные. Применяются в железнодорожном транспорте.
3. Судовые. Используются на морском и речном судне.
4. Эталонные. У них высокий класс точности. Именно поэтому их применяют для испытаний, регулировки и проверки прочих измерительных приборов давления.
5. Специальные. Используются для измерения величины разнообразных газов. В зависимости от того, для какого газа они предназначаются, имеют разные цвета корпуса и маркировочные буквы: для измерения горючих газов — красные, для негорючих — чёрные, жёлтые аммиачные (А), белые ацетиленовые (Ац), голубые кислородные (К).
6. Электроконтактные. В них имеется электросигнализация, которая позволяет регулировать измеряемую среду. Эти приборы подразделяются на два типа: на основе электроконтактной приставки и с микровыключателями.
7. Общетехнические. Предназначены для измерения давления в различных средах. Ими можно мерить избыточные и вакуумметрические давления.

По принципу работы выделяют такие типы:

• Пьезоэлектрические. Основываются на пьезоэффекте. В кристалле кварца появляется заряд при механическом воздействии.
• Деформационные. Основываются на деформации чувствительного элемента (мембраны, сильфона, пружины и прочих), который при деформации действует на стрелку.
• Жидкостные. Их основой является трубка, заполненная жидкостью. Они могут быть двух видов: с одной или двумя трубками. Приборы с двумя трубками используются для того, чтобы в разных средах сравнивать давление.
• Поршневые. Они состоят из цилиндра, внутрь которого вставлен поршень.

Типы определяемых давлений

Из школьного курса физики известно, что для расчетов пользуются тремя видами давлений. Среди них следующие:

• Атмосферное. Оно давно рассчитано и является постоянным для определенной точки земной поверхности. Атмосферное давление оказывает воздействие на все окружающие предметы в том числе и на человека. Но здоровый человек его не чувствует из-за уравновешивания внутренним давлением.
• Избыточное. Создается посредством нагнетательных установок при условии замкнутого пространства. Повышенное давление в основном используется для приведения силовых механизмов в движение от слабосильного двигателя.
• Пониженное (вакуумическое). Использование вакуумического давления обусловлено технологическими условиями. Созданное разряжение помогает втягивать рабочую среду в какую-либо емкость.

При обучении в институте появляется дополнительное понятие — абсолютное давление. Это сумма атмосферного и повышенного давлений.

Для снятия показаний должен выбираться соответствующий тип прибора.

Требования к манометрам

Цвет корпуса указывает на тип измеряемого газа: желтый – аммиак, голубой – кислород, черный – негорючие, красный – горючие

Точные показатели, в соответствии с которыми устройство проводит замеры, напрямую зависит от правильности его подбора и монтажа в сочетании с эксплуатационными условиями. При подборе нужно учитывать физические и химические свойства измерительной среды и предполагаемые данные по давлению. Например, для условий с высоким содержанием агрессивных газов, лучше приобретать специальные приборы, изготовленные из прочных материалов. Диаметр стекла манометра должен быть не меньше 10 или 16 см, если его размещают на дистанции от 2 до 3 метров.

Устройства, применяемые в газовых средах, имеют различные оттенки корпуса, к примеру, голубой указывает на работу с кислородом, желтый с аммиаком, красный и черный подходят для горючих и негорючих газов соответственно. По правилам безопасности не рекомендуется пользоваться манометрами с истекшим сроком поверки, а также при отсутствии пломбы или отметки о проведении этой процедуры. Если стрелка прибора не возвращается к нулевому показателю после отключения, он тоже считается нерабочим.

Любые повреждения, например, деформации корпуса или разбитое стекло, указывают на то, что регулятор нужно менять, поскольку они напрямую влияют на точность работы измерителя.

Правила установки прибора

Манометр нельзя устанавливать, если:

• Отсутствует пломба или отметка о проведении проверки.
• Срок действия поверки истёк.

• Есть видимые повреждения, например, трещины.
• Стрелка не возвращается к нулю при отключении.
• Монтаж на высоте более 3 м от площадки запрещён.

Устройство устанавливают таким образом, чтобы показания было хорошо видно. Шкала должна быть вертикальна или иметь наклон 30°.

Диаметр манометра должен быть не менее 100 мм, на высоте 2—3 м — не менее 160 мм.

Прибор необходимо достаточно осветить, но защитить от прямых солнечных лучей и воздействий окружающей среды.

Манометр нужно затянуть на тройнике, но недотягивать при этом сам прибор, чтобы весь воздух беспрепятственно вышел.

Внимание! Если была обнаружена поломка прибора, то его необходимо сдать в сервисный центр, предварительно очистив

Инструменты и материалы

Для монтажа нужен минимальный набор инструментов, который есть в каждом доме. Понадобится: слесарный набор, штуцер и гаечный ключ, сам манометр, трехходовой кран и импульсная трубка в случаях, если был выбран такой способ крепления, где та потребуются. В некоторых случаях нужен переходник.

Монтаж прямым путём

Манометр прикручивается сразу же на предварительно вваренный адаптер со специальными уплотнениями. Этот метод самый простой, он применяется там, где нет постоянных скачков давления, и не требуется частая замена.

На трехходовой кран

На вваренный заранее адаптер устанавливается трехходовой кран, а уже на него — манометр.

Фото 3. Манометр для газового котла, установленный на трехходовом кране. При такой установке облегчена эксплуатация прибора, его несложно заменить.

Таким способом пользуются, если при проверке нужно переводить оборудование на атмосферное давление при помощи этого крана. При этом способе монтажа манометр можно заменить, не прерывая работу системы.

При помощи импульсной трубки

Прибор также устанавливают через импульсную трубку, которая будет защищать его от повреждений. Для этого на заранее вваренный адаптер присоединяют трубку, на неё трехходовой кран, а к нему прикручивают манометр.

Таким образом, монтаж производят там, где возможен контакт измерительного прибора с горячим паром. Этот метод защищает манометр от повреждений.

На что важно обратить внимание при покупке манометра?

Важно учесть:

• манометр должен быть новый. Многие продавцы приборов под словом новый понимают, что манометр не был в эксплуатации. Но манометру может быть 15 лет, а Вам будут рассказывать что он новый. Уточняйте год выпуска прибора или Вас может ждать неприятный сюрприз в виде покупки неликвида.
• на манометре или в паспорте должна быть отметка о первичной поверке. Есть продавцы неликвидов, которые затирают клеймо поверителя, чтобы нельзя их было обвинить в продаже старых приборов.
• поверка на манометр должна быть 2 года, если Вы купите прибор с первичной поверкой на 1 год — уже через год экономия улетучится и начнутся не нужные сложности.
• на манометр должен быть паспорт и действующий сертификат на средства измерения.
• если прибор новый и поверка на 2 года выбирайте самый дешевый вариант.
• обратите внимание на диапазон измерения, диаметр шкалы, тип расположения штуцера, тип резьбы и исполнение прибора — если Вы купите не тот прибор, то замена его может быть сопряжена со сложностями, т. к. если прибор имеет нестандартные параметры и изготовлен под Вас, то скорее всего его придётся оставлять себе на память.
• отзывы о манометрах в интернете можно поискать, но большая часть из них носят заказной характер и лучше опираться на советы людей, имеющих опыт реальной эксплуатации приборов.
• манометры стоит покупать в организации, которая вызывает у Вас доверие, т. к. продажа неликвидов времен СССР до сих пор существует и потом старые приборы будет довольно сложно возвращать или обменивать на нормальные приборы.

В этой статье мы постарались рассмотреть самые популярные вопросы о всем разнообразии манометров. Если Вы хотите, чтобы бы рассмотрены другие вопросы или с какими то ответами Вы не согласны — напишите нам и мы постараемся расширить статью исходя из Вашего опыта. В письме не забудьте указать Ваши данные, место, условия и регион установки.

Источники

• https://nauka.club/fizika/formula-davleniya.html
• https://titan-spec.ru/instrumenty-i-stanki/pribory-izmereniya-davleniya-gaza.html
• https://morflot.su/kakimi-priborami-izmerjaetsja-davlenie-gaza/
• https://sovet-ingenera.com/gaz/equip/manometry-dlya-izmereniya-davleniya-gaza.html
• https://instrland.ru/c/manometry/
• https://MetEkspert.ru/oborudovanie/kakimi-priborami-izmeryayut-davlenie-gaza.html
• https://kangen.ru/osnastka/kak-zamerit-davlenie-gaza.html
• https://msk.specarmatura.ru/articles/113950/